Seisminen

Seisminen tutkimus on tutkimusgeofysiikan osa , joka perustuu keinotekoisesti herätettyjen elastisten aaltojen tallentamiseen ja hyödyllisen geologisen ja geofysikaalisen tiedon poimimiseen niistä [1] . Se sai alkunsa 1920-luvun alussa [1] . Seismisen tutkimuksen avulla tutkitaan Maan syvärakennetta [1] , erotetaan mineraaliesiintymiä (pääasiassa öljy ja kaasu) [1] , ratkaistaan ​​hydrogeologian ja konegeologian ongelmia sekä tehdään seisminen mikrovyöhykejako. Seismiselle tutkimukselle on ominaista korkea resoluutio, valmistettavuus ja suuri määrä tietoa.

Yleistä tietoa

Seismiset menetelmät perustuvat elastisten aaltojen herättämiseen teknisen laitteen tai laitesarjan - lähteen - avulla . Lähde luo ylipainetta kalliomassaan , jota väliaine kompensoi jonkin aikaa. Kompensaatioprosessissa sitoutuneet kivihiukkaset aiheuttavat jaksoittaisia ​​värähtelyjä, jotka elastiset aallot välittävät syvälle maahan . Aallon tärkein ominaisuus on sen nopeus , joka riippuu kiviaineksesta , kivien tilasta (murtuminen, rapautuminen jne.), iästä , esiintymissyvyydestä.

Kivien tilavuudessa leviävät elastiset aallot putoavat eri elastisten ominaisuuksien omaavien kerrosten rajoihin , muuttavat suuntaa, säteiden kulmia ja amplitudia, muodostuu uusia aaltoja. Aaltojen tielle sijoitetaan vastaanottopisteitä , joissa seismisten vastaanottimien avulla hiukkasten värähtelyt vastaanotetaan ja muunnetaan sähköisiksi signaaliksi.

Vastaanottopisteet, joita käytetään rekisteröimään aaltoja yhdestä herätepisteestä (lähteestä), muodostavat järjestelyn [2] . Matriisit ovat seismisen mittauksen koosta riippuen joko suoran viivan ( 2D seisminen) tai rinnakkaisten vastaanottolinjojen lohkon muodossa ( 3D seisminen) [3] . Tallennettujen värähtelyjen (jälkien) kuvaajat ryhmitellään seismogrammeiksi ja analysoidaan aaltojen ominaisuuksien löytämiseksi.

Vastaanotetuista seismogrammeista poimitaan geologista ja geofysikaalista tietoa seismogeologisista rajoista . Seisminen tutkimus on tehokkainta tutkittaessa muinaisten alustojen sedimenttipeitettä , koska sen vaakasuora kerrosrakenne on helpoimmin löydettävissä seismisistä tiedoista. Kohdegeologisten rajojen kaltevuuden kasvaessa seismisellä tutkimuksella saadun tiedon luotettavuus heikkenee.

Elastisten aaltojen heräte

Värähtelyn herättämiseen käytetään TNT- panosten räjähdyksiä matalissa kaivoissa (10-20 m) sekä pitkäaikaista (värähtely) tai lyhyttä (pulssi) vaikutusta kiviin. Räjähdyslähteille on ominaista suurin teho ja tiiviys, samalla kun ne vaativat kalliita valmistelu- ja selvitystyötä ja aiheuttavat myös suurta vahinkoa ympäristölle. Vuosina 1956-88 Neuvostoliitossa ja Intiassa "rauhanomaisia" maanalaisia ​​ydinräjähdyksiä [4] [5] käytettiin maankuoren ja ylävaipan syvään seismiseen luotaukseen [6] .

Ei-räjähdysvaaralliset lähteet ovat paljon heikompia, mutta niitä voidaan käyttää toistuvasti samassa kohdassa, ne ovat paremmin hallittavissa ja ovat myös turvallisempia ihmisille ja ympäristölle.

Lähde herättää kahdenlaisia ​​riippumattomia seismisiä aaltoja - pitkittäisiä ja poikittaisia . Pitkittäiset aallot liittyvät värähtelyihin, jotka on suunnattu aaltosädettä pitkin, ja poikittaisaalloille - poikki.

Suora aalto on pitkittäinen tai poikkisuuntainen aalto, joka etenee suoraan lähteestä havaintopisteeseen. Pituusaalloille on ominaista suuret nopeudet, ne saapuvat mihin tahansa kohtaan väliaineessa aikaisemmin kuin poikittaiset aallot ja etenevät melkein missä tahansa aineessa.

Keskikokoinen malli ja aaltokenttä

Kiville on ominaista elastisten aaltojen erilaiset etenemisnopeudet. Nopeusparametrin määräävät kiven kimmovakiot ja tiheys, ja ne puolestaan ​​riippuvat mineraalikoostumuksesta, huokoisuudesta, murtumisesta ja syvyydestä [7] [8] [9] .

Elastisen aallon nopeuden arvon mukaan geologinen leikkaus jaetaan suhteellisen homogeenisiin kivikerroksiin, joiden rajoilla nopeus muuttuu äkillisesti. Pääsääntöisesti eri fysikaalisten ominaisuuksien omaavien alueiden rajat osuvat yhteen geologisten rajojen kanssa , joita käytetään seismisen tiedon tulkinnassa.

Terävien rajapintojen läsnäolo kerrosten välillä johtaa sekundaariaaltojen muodostumiseen - heijastuneisiin, välittyviin ja taittuneisiin. Toisioaaltojen intensiteetti riippuu rajakontrastista elastisten ominaisuuksien suhteen. Mitä monimutkaisempi tutkitun geologisen ympäristön rakenne on, sitä enemmän sen rajapinnoille muodostuu aaltoja. Kaiken kaikkiaan ne muodostavat sekundaariaaltokentän - seismisen tutkimuksen mittauskohteen.Jos sekundääriaallot sisältävät tietoa kohteen geologisista rajoista ja ne tallennetaan onnistuneesti maan pinnalle tai porausreikään, niitä kutsutaan hyödyllisiksi. Seismisessä tutkimuksessa erotettavien hyödyllisten aaltojen tyypin mukaan erotetaan heijastuneiden ja taittuneiden aaltojen menetelmät.

Värähtelyn vastaanotto

Seismisen tutkimuksen päämittauslaite on seisminen vastaanotin , joka muuntaa elastisten aaltojen mekaaniset värähtelyt vaihtojännitteiseksi sähkövirraksi. Kun kivihiukkaset liikkuvat lähellä vastaanotinkappaletta, siihen syntyy sähköimpulsseja, jotka sitten kerrostuvat aika-akselille. Tuloksena olevia riippuvuuksia kutsutaan värähtelykaavioiksi tai seismisiksi jälkiksi.

Seismiset jäljet ​​yhdistetään seismogrammeiksi, jotka ovat seismisen tutkimuksen ensisijainen kenttämateriaali. Vastaanottimien signaalit esikäsitellään - vahvistavat, suodattavat ei-toivotut vaihtelut ja muuntavat digitaaliseen muotoon. Havaintopisteiden tiedot lähetetään riippumattomien tietokanavien kautta yhteen keskukseen - seismiseen asemaan, jossa ne esitetään käyttäjälle sopivassa muodossa.

Seisminen asema on yksittäinen tiedonmittauskompleksi, joka on suunniteltu yhdistämään seismisten vastaanottimien tiedot, niiden esikäsittely, visuaalinen analyysi ja tallennus muistilaitteeseen.

Havainnointijärjestelmät

Kohteen seismogeologisten rajojen tehokkaaseen seurantaan käytetään tyypillisiä menetelmiä viritys- ja värähtelypisteiden asettamiseen ja siirtämiseen - havaintojärjestelmiä. Tyypillinen havaintojärjestelmä on virityspiste, josta joustavia aaltoja tallennetaan 100–300 vastaanottopisteen eli seismisten asemakanavien järjestelyllä. Virityspiste sijaitsee yleensä vastaanotinjärjestelyn keskellä ja siirtyy 25-50 m etäisyydelle uuden seismogrammin saamiseksi. Vastaanottopisteiden väliksi valitaan myös 25-50 metriä. Etäisyysparametrit eivät muutu profiilia pitkin liikkuessa, mikä helpottaa edelleen automaattista tietojenkäsittelyä Kuvattu havaintojärjestelmä mahdollistaa kohderajat tunnistamisen riittävän luotettavasti, mikä varmistetaan vastaanotetun tiedon redundanssilla. Esimerkiksi, kun leviämässä käytetään 240 vastaanottopistettä, seismisten jälkien määrä yhtä rajan pistettä kohti voi olla 120. Havaintojärjestelmän oikea valinta mahdollistaa tarvittavan tiedon saamisen osan rakenteesta. kiinnostava geologinen ympäristö ilman lisäkustannuksia.

Käsittely ja tulkinta

Kenttätyössä saadut seismogrammit sisältävät merkittävän osan ei-toivottuja häiriöaaltoja ja häiritseviä värähtelyjä, ja hyödylliset aallot ovat tulkinnan kannalta hankalia. Siksi primääriset seismogrammit käsitellään uusimmalla tietokonetekniikalla. Prosessointitoimenpiteiden tuloksena seismogrammit muunnetaan aika- tai syvyysleikkaukseksi - materiaaliksi geologiseen tulkintaan. Tunnettujen merkkien mukaan saaduissa osissa erotetaan poikkeavia alueita, joihin liittyy mineraalien kertymistä.

Seismiset tutkimusmenetelmät

Seismiset tutkimusmenetelmät eroavat käytettyjen hyödyllisten aaltojen tyypistä, tutkimusprosessin vaiheesta, ratkaistavista tehtävistä, tiedonhankintamenetelmästä, ulottuvuuksista, värähtelyjen lähteen tyypistä ja värähtelyjen taajuudesta. kohdeaalloista.

Käytetyt aaltotyypit ovat:

Reflected wave method (ROW)

Perustuu aaltojen valintaan, jotka heijastuvat yksittäin kohdegeologisesta rajasta. Suosituin seisminen tutkimusmenetelmä [10] , joka mahdollistaa geologisen leikkauksen tutkimisen, jonka yksityiskohta on jopa 0,5 % rajan syvyydestä. Sitä käytetään yhdessä usean päällekkäisyyden tekniikan kanssa, jossa tallennetaan suuri määrä seismisiä jälkiä jokaiselle rajan pisteelle. Ylimääräiset tiedot summataan yhteisen keski- tai syväpisteen (CMP tai CDP) perusteella. Yhteinen syvyyspistemenetelmä laajentaa merkittävästi SRM:n ominaisuuksia ja sitä käytetään useimmissa seismisissä tutkimuksissa.

Taittuneiden aaltojen menetelmä (REW)

Keskittyy taittuneisiin aaltoihin, jotka muodostuvat, kun aalto putoaa kahden kerroksen rajalle tietyssä kulmassa. Tällöin muodostuu liukuva aalto, joka etenee alla olevan muodostelman nopeudella. RPW:tä käytetään vain erikoisongelmien ratkaisemiseen menetelmän merkittävien rajoitusten vuoksi.

Vertical seismic profiling (VSP)

Luokitus

Seismisen tutkimuksen vaiheet

• Syvä seisminen luotain;
• Alueellinen seisminen tutkimus;
• Etsi työ;
• yksityiskohtainen työ;
• Esiintymien etsintä;
• Lisäetsintä ja geotekninen tutkimus;

Reittiohjeet

• Öljyn ja kaasun seisminen etsintä;
• Malmin seisminen tutkimus [11] ;
• Hiilen seisminen;
• Engineering seisminen ;

Lajikkeet

Tietojen hankintatavan mukaan

• Maan seisminen tutkimus;
• Akvatoriaalinen seisminen tutkimus (meri, joki, järvi ja suot, tutkimus kauttakulkualueella);
• Reiän seisminen tutkimus [12] ;
• petrofysiikka ;

Mitan mukaan

• 1D - lähde ja vastaanotin yhdistetään;
• 2D - lähde ja vastaanotin ovat samalla suoralla;
• 3D - vastaanottimet on sijoitettu alueelle /

Lähdetyypin mukaan

• räjähtävä;
• tärinä;
• ei-räjähdysmäinen impulssi seisminen tutkimus.

Aaltotaajuuden mukaan

• matala taajuus (1-10 Hz);
• keskitaajuus (10-100 Hz);
• korkea taajuus (> 100 Hz);

Haitat

1. Kielteiset vaikutukset ja haitat tutkittujen alueiden ekosysteemiin (kasvi ja eläimistö) - edelleen kiistanalainen, ei tutkittu
2. Alhainen käyttökelpoisuus vaikeissa maastoissa
3. Aikaisemmin alhainen hyötysuhde havaittiin alueilla, joilla on suolahorisonttia, mutta nykyaikaiset mittaus- ja käsittelymenetelmät voivat parantaa tehokkuutta.
4. Kyvyttömyys määrittää talletuksen laatua tunnistetuissa rakenteissa. Lisäkäsittelyä tarvitaan: inversio ja hajottaminen.

Merkittävät seismiset tutkijat

• Gamburtsev, Grigory Aleksandrovich (Neuvostoliitto)
• Rjabinkin, Lev Aleksandrovich (Neuvostoliitto)
• Puzyrev, Nikolai Nikitovitš (Neuvostoliitto ja Venäjä)
• Ludger Minthrop (Saksa, USA)
• Potapov Oleg Aleksandrovich (Neuvostoliitto)
• Lovlja, Sergei Aleksandrovitš (Neuvostoliitto)

Katso myös

• Pystysuuntainen seisminen profilointi
• Matalataajuinen seisminen luotaus
• Meren arktinen tutkimusretki

Linkit

• Geofyysinen tutkimus Curlie Links Catalogissa (dmoz)

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 Ilja Isidorovitš Gurvich. Seisminen tutkimus . - Rouva. tieteellinen ja tekninen geologiaa ja mineraalivarojen suojelua käsittelevän kirjallisuuden kustantamo, 1954-01-01. — 354 s. Arkistoitu 3. tammikuuta 2017 Wayback Machineen
2. ↑ Vladimir Vasilyevich Palagin, Aleksandr Jakovlevich Popov, Petr Isaakovich Dik. Matalien syvyyksien seisminen tutkimus . - Nedra, 1989. - 224 s. Arkistoitu 29. syyskuuta 2018 Wayback Machineen
3. ↑ Robert Mihailovich Bembel. Korkean resoluution volumetrinen seisminen . - Tiede. Sib. osasto, 1.1.1991. — 154 s. Arkistoitu 3. tammikuuta 2017 Wayback Machineen
4. ↑ RÄJÄHDYSTYÖ . Haettu 4. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 5. joulukuuta 2017. (määrätön)
5. ↑ Barmasov Aleksandr Viktorovich. Yleisen fysiikan kurssi luonnonkäyttäjille. Tärinä ja aallot . - BHV-Petersburg, 2009. - 245 s. — ISBN 9785941577309 . Arkistoitu 5. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa
6. ↑ [ http://www.iki.rssi.ru/earth/articles06/vol2-225-241.pdf Naamiointiräjähdykset syynä timanttialueita osoittavien rakenteiden muodostumiseen (perustuu etä- ja geofysikaalisiin menetelmiin)] . Haettu 4. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 7. tammikuuta 2022. (määrätön)
7. ↑ A. K. Urupov. Nopeuksien tutkimus seismisessä etsinnässä . - Ripol Classic, 2013-02. - 225 s. — ISBN 9785458533362 . Arkistoitu 16. helmikuuta 2019 Wayback Machinessa
8. ↑ E. Sianisyan, V. Pykhalov, V. Kudinov. Kaivon hakkuiden petrofysikaaliset perusteet . - Litraa, 2019-01-03. — 126 s. — ISBN 9785041266523 . Arkistoitu 16. helmikuuta 2019 Wayback Machinessa
9. ↑ Ohjeita kivien jännitystilan määrittämiseen taulukossa ultraäänimenetelmällä . - 1970. - 88 s. Arkistoitu 16. helmikuuta 2019 Wayback Machinessa
10. ↑ Aleksanteri Nikolajevitš Telegin. Sahalinin öljyn ja kaasun kantavien rakenteiden seisminen etsintä . - Neuvostoliiton tiedeakatemian Kaukoidän tieteellinen keskus, 1986-01-01. — 206 s. Arkistoitu 3. tammikuuta 2017 Wayback Machineen
11. ↑ Vladimir Vasilyevich Palagin, Aleksandr Jakovlevich Popov, Petr Isaakovich Dik. Matalien syvyyksien seisminen tutkimus . - Nedra, 1.1.1989. — 224 s. Arkistoitu 3. tammikuuta 2017 Wayback Machineen
12. ↑ Nikolai Nikitovitš Puzyrev, Geologian ja geofysiikan instituutti (Neuvostoliiton tiedeakatemia), Siperian geofysiikan tutkimusretki (Neuvostoliitto), NPO Neftegeofizika (Neuvostoliitto). Moniaaltoinen seisminen tutkimus: tiivistelmät liittovaltion konferenssin raporteista, 3.-6. syyskuuta 1985, Novosibirsk . - Geologian ja geofysiikan instituutti, Neuvostoliiton tiedeakatemian Siperian haara, 1985-01-01. — 154 s. Arkistoitu 3. tammikuuta 2017 Wayback Machineen

Sanakirjat ja tietosanakirjat	iso kiinalainen Britannica (verkossa) Britannica (verkossa)